使用malloc进行页面分配时存在内存泄漏问题

Question

使用malloc进行页面分配时存在内存泄漏问题

clinuxmemory-managementmemory-leaksmalloc

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考虑下面这段创建了100,000个大小为4KB的页面的C代码，然后释放99,999个页面，并最终释放最后一个页面:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define NUM_PAGES 100000

int main() {
    void *pages[NUM_PAGES];

    int i;
    for(i=0; i<NUM_PAGES; i++) {
        pages[i] = malloc(4096);
    }

    printf("%d pages allocated.\n", NUM_PAGES);
    getchar();

    for(i=0; i<NUM_PAGES-1; i++) {
        free(pages[i]);
    }

    printf("%d pages freed.\n", NUM_PAGES-1);
    getchar();

    free(pages[NUM_PAGES-1]);

    printf("Last page freed.\n");
    getchar();

    return 0;
}

如果你编译并运行它，同时监控进程的内存使用情况，你会发现在第一个getchar之前（当内存被分配给100,000个页面时），内存使用量达到了约400MB，然后即使在99,999个页面被释放之后（第二个getchar之后），内存使用量仍然保持不变，最后当最后一页被释放时，内存使用量降至1MB。

那么，我的问题是为什么会出现这种情况？为什么只有当所有页面都被释放时才将整个内存返回给操作系统？是否有任何页面大小或页面对齐方式可以防止这种情况发生？我的意思是，是否有任何页面大小或对齐方式可以使任何已分配的页面在只释放一个页面时就完全返回给操作系统？

- LuisABOL

3

这是因为分配的空间太小，您的C库使用sbrk()来动态调整其未初始化的数据。由于它是顺序的，因此只能在释放最新的分配时缩小。如果将分配大小增加到131072字节（128k），则strace显示它会改用mmap()进行分配，并且每个free()实际上会将分配返回给操作系统。因此，请使用分配缓存，并仅向操作系统请求/返回较大的块。 - Nominal Animal

@NominalAnimal，你救了我的命！非常感谢您上面和下面的评论。那正是我从答案中期望的。如果您直接回答（而不是评论），我会接受您的答案... - LuisABOL

1个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- templatetypedef · Accepted Answer

这完全取决于实现方式，但我认为这与内存分配器的工作方式有关。通常，当内存管理器需要从操作系统获取更多内存时，它会调用sbrk函数请求额外的内存。该函数的典型实现是，操作系统存储一个指向下一个空闲地址的指针，进程可以在其中获取空间。内存增长类似于堆栈，就像调用堆栈的工作方式一样。例如，如果您分配了五个页面的内存，它可能看起来像这样：

 (existing memory) | Page 0 | Page 1 | Page 2 | Page 3 | Page 4 | (next free spot)

通过这种设置，如果您释放页面0-4，则程序内部的内存管理器将标记它们为空闲状态，如下所示：

 (existing memory) |                                   | Page 4 | (next free spot)

由于操作系统以类似堆栈的方式分配内存，直到页面4不再使用，它才能从程序中回收所有这些内存。一旦您释放了最后一页，进程的内存将如下所示：

 (existing memory) |                                              (next free spot)

此时，程序的内存管理器可以将大量的可用空间返回给操作系统：

 (existing memory) | (next free spot)

换句话说，由于内存分配为堆栈形式，直到您释放了最后一个分配的内容之前，操作系统无法回收任何内存。

希望对您有所帮助！